JPH08136649A - 走査型電波信管 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 指向性の捜索電波を一次元的に走査する簡単
な構成によって二次元的な弾道の修正が可能な走査型電
波信管を提供することを目的とする。 【構成】 弾軸に対して常時回転運動をしつつ飛翔する
砲弾の前半部に取り付けられた走査型電波信管２０の有
する副反射器１５が、弾軸と直交する軸１６方向に指向
性電波を走査し、砲弾の回転運動により得られた二次元
的領域内にて目標物を検出し、目標物に対して砲弾の弾
軸とは軸対称方向に設けられたロケットモータを側面噴
射させて砲弾の弾道を目標物に指向させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、砲弾の側面推進力を
制御して該砲弾の弾道を修正する走査型電波信管に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】火砲によって、戦車等の移動する点目標
を、目標が直接目視できない遠距離から砲撃し、これに
砲弾を直接命中させるためには、砲弾そのものが目標の
方向ならびに位置を検出する機能と、検出された目標の
方向へ弾道を修正する機能とを有する必要がある。

【０００３】図３は、前述のような機能を有する砲弾１
の一例の構成を示す図であり、図３（ａ）は、砲弾１の
側断面図、図３（ｂ）は、図３（ａ）におけるＡ-Ａ'断
面図である。この図に示す砲弾１の前半部には信管２が
搭載されている。また、砲弾１は、その円周上にロケッ
ト推薬３の燃焼反動を利用した小型のロケットモータ４
-1〜４-12を装備し、目標とは弾軸５に対して軸対称方
向に位置するロケットモータ４を側面噴射し、その反動
によって弾道を修正する。図３（ｂ）にあっては、ロケ
ットモータ４-8のみロケット推薬３に点火した様子を示
しているが、このとき該砲弾１の弾道は、矢印Ｃ方向へ
移動する。

【０００４】この種のロケットモータ４では、一旦ロケ
ット推薬３に点火すると短時間内に全エネルギーを放出
し、中途制御は不可能である。また、一回のみのロケッ
トモータ４の噴射で砲弾１の弾道を正確に目標に指向さ
せることは期待し難いので、砲弾１に複数個のロケット
モータ４を装備することになる。さらに、前述のように
１つのロケットモータ４が噴射できる回数は１回である
ため、一旦ロケットモータ４を噴射した方向に、未噴射
のロケットモータ４を向ける必要が生じる。

【０００５】上述の理由から、この種の砲弾１にあって
は、弾軸５を中心に常時回転している必要がある。な
お、ロケットモータ４のロケット推薬３が点火されてか
ら噴射を完了するまでには、一般に数ミリ秒程度の時間
を要すが、この間に砲弾１が回転する角度が大きいと弾
道の修正が不正確になるため、砲弾１の回転数は毎秒数
回転程度とされる。

【０００６】上述のような砲弾１にあっては、目標の方
向ならびに位置を検出する機能をも有する必要がある。
図３（ａ）に示すような砲弾１にあっては、信管２がこ
れにあたる。信管２は該砲弾１が発射される前に、その
内部の図示しない制御部に設定された２次元の領域を短
時間内に捜索し、その領域中に存在する目標を検出し、
該砲弾１の弾道からの方向を判定する。

【０００７】信管２が２次元の領域を捜索する方法の一
例として、ミリ波等の捜索電波を高い指向性で発射し、
受信される反射波の強度から目標の有無を判断する方法
があるが、２次元領域を捜索するにあたっては、該捜索
電波を一定の手順で走査する必要がある。この走査方法
の例として、ラスタ走査法とスパイラル走査法とが挙げ
られる。

【０００８】図４は従来の捜索電波の走査軌跡の概念を
示す図であり、図４（ａ）はラスタ走査法、図４（ｂ）
はスパイラル走査法の走査軌跡を示している。どちらの
走査法においても、矢印の方向に指向性捜索電波による
走査点が移動し、２次元的に目標を捜索する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ラスタ走査法、あるい
はスパイラル走査法のどちらを用いる場合にあっても、
捜索電波を放射し、また受信するための放射器を２次元
的に動かす必要がある。この動きを機械的に行う場合に
は２種類の動きを合成する必要があり、放射器の走査部
に複雑な構成を強いられる。しかし、砲弾の信管は発射
の際に強い衝撃を受けるが、このような複雑な機構に対
する衝撃対策は極めて難しい。また、捜索電波の放射器
にフェイズドアレイアンテナのように、電気的に指向性
を合成するアンテナを用いる方法もあるが、このような
アンテナは一般的に構造が複雑で高価なため、やはり信
管に搭載するには適さない。

【００１０】さらには、回転飛行する砲弾に搭載する場
合にあっては、砲弾の回転運動によって常に目標方向が
回転しているために、ジャイロによって該砲弾の回転角
を検出し、変換アルゴリズムを用いて弾道からの目標方
向に変換する必要がある。しかしながら、ジャイロのよ
うな、複雑で精密な構成を有する装置は、前述の通り衝
撃対策が極めて難しい。さらには、複雑な変換アルゴリ
ズムを高速で処理する変換装置も、一般には高価なた
め、やはり信管に搭載するには適さない。この発明は、
このような背景の下になされたもので、指向性の捜索電
波を一次元的に走査する簡単な構成によって二次元的な
弾道の修正が可能である走査型電波信管を提供すること
を目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、本発明にあっては、弾軸を回転軸として所定の
回転速度で常時回転運動しつつ飛翔するとともに、その
周面に複数の弾道修正手段が所定間隔で設けられた砲弾
に取り付けられ、電波を走査して砲撃目標を探索する走
査型電波信管において、指向性電波を送受信する送受信
手段と、該送受信手段から出力される前記指向性電波を
前記弾軸方向へ放射する放射手段と、略中心部に前記放
射手段が取り付けられた開口部を有する凹状球面形状の
主反射手段と、該主反射手段と対向する位置に、前記弾
軸方向と直交する方向を回転軸として回転自在に設けら
れた凸状球面形状の副反射手段と、前記砲弾の回転運動
と同期させて前記副反射手段を回転駆動する駆動手段と
を具備することを特徴とする。

【００１２】

【作用】この発明によれば、弾軸に対して回転運動をす
る砲弾の前半部に取り付けられた電波走査手段が、前記
弾軸と直交する一軸のみ指向性電波を走査し、前記砲弾
の回転運動により得られた二次元的領域内にて目標物を
検出し、制御手段が前記砲弾の側面円周上に複数有する
側面推進手段を制御して前記砲弾の弾道を前記目標物に
指向させる。

【００１３】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の走査型電波信
管の一実施例を説明する。図１（ａ）は本実施例におけ
る走査型電波信管２０のセンサ部１１の構成を示す側断
面図および捜索電波の経路を示す図である。なお、セン
サ部１１は、図１（ｂ）に示す砲弾１０の前部に取り付
けられる走査型電波信管２０の最前部に構成される。な
お、砲弾１０は、図３に示す砲弾１と同様の外観形状を
有しており、砲弾１０の構成の一部であるロケット推薬
３およびロケットモータ４の構成、動作ならびに作用
も、図３に示すロケット推薬３、ロケットモータ４と同
様であるので、これら各部の説明は省略する。センサ部
１１の後半部分には回転放物面からなる主反射器１２が
取り付けられている。この主反射器１２の中心部の開口
部には放射器１３が取り付けられており、放射器１３の
後方に取り付けられた送受信機１４で発信した捜索電波
を副反射器１５に向けて放射する。なお、本実施例の捜
索電波にあっては、一例としてミリ波電波を用いてい
る。

【００１４】副反射器１５は、センサ部１１の前半部分
に軸１６によって主反射器１２と対向するように取り付
けられた、回転双曲面から構成されている。また、副反
射器１５は図示しない小型のモータによって軸１６を中
心に概ね±１０度（図１（ａ）では上下方向に）走査可
能な構造を有している。なお、以上のような構成のセン
サ部１１は、捜索電波を容易に透過する材質から構成さ
れるレードーム１７によって覆われている。

【００１５】以下、本実施例の動作を説明する。送受信
機１４にて発信された捜索電波は放射器１３の開口部よ
り放射され、一例として図１（ａ）のａに示す経路のよ
うに副反射器１５で一度反射される。その後主反射器１
２で再度反射され、レードーム１７を通過してセンサ部
１１の前方へと放射される。センサ部１１の前方に、セ
ンサ部１１から放射された捜索電波を反射する物体が存
在する場合には、該捜索電波の一部が反射波として返っ
てくる。この反射波はｂに示す経路のようにレードーム
１７を通過してセンサ部１１内に入射し、主反射器１２
により一度反射される。その後副反射器１５で再度反射
され放射器１３の開口部に入射する。この反射波を送受
信機１４で受信する。

【００１６】前述の通り、副反射器１５は軸１６を中心
に±１０度の範囲を繰り返し走査される。このため、捜
索電波の放射経路であるａおよび反射電波の入射経路で
あるｂは、その向きが繰り返し偏位し、結果的にセンサ
部１１の前方の特定の一次元方向を捜索することにな
る。この走査の繰り返し周期ｎは、本実施例による走査
型電波信管２０を取り付けた砲弾１０の回転数Ｎおよび
前述のロケットモータ４の側面噴射口の数Ｐをもとに、 ｎ＝ＮＰ／２ として決定する。

【００１７】図２は、本実施例における走査型電波信管
２０のセンサ部１１が放射する捜索電波が走査した軌跡
を示す図である。なお、１８は本実施例における走査型
電波信管２０を取り付けた砲弾１０が回転している場合
に、本実施例における走査型電波信管２０が捜索し得
る、該砲弾１０前方の捜索領域を表している。今、仮に
本実施例の走査型電波信管２０における副反射器１５が
一定の周期ｎ0の周期で走査され、かつ該走査型電波信
管２０が取り付けられた砲弾１０が回転していないとす
ると、本実施例の走査型電波信管２０が捜索電波を走査
した軌跡の一例としては、図２に示すＳ1のようにな
る。さらに、該砲弾１０が弾軸５を中心に矢印ｃ方向に
回転している場合には、副反射器１５が走査の回を重ね
る毎に該砲弾１０がｃ方向に回転するため、図２に示す
通り一回毎に走査軌跡がずれる。図２において、Ｓ1は
副反射器１５における最初の走査による走査軌跡、Ｓ2
は２回目の走査による走査軌跡、Ｓ3、Ｓ4・・・は３回
目、４回目・・・の走査による走査軌跡である。その
際、捜索領域１８内にあっては、前回の走査軌跡と重畳
する。このため、該砲弾１０が半回転した時点で、本実
施例の走査型電波信管２０が捜索領域１８内の全てを走
査したことになる。

【００１８】以上のように本実施例では、副反射器１５
の走査のための動作は、軸１６方向の一次元的な簡単な
繰り返し走査のみである。しかしながら、砲弾１０の回
転が二次的走査の効果を担い、全体として二次元的な捜
索が行われる。また、本実施例によれば、副反射器１５
の走査によって検出された目標と反対方向に推進力が向
くようなタイミングで各ロケットモータ４の点火を制御
すればよいので、検出方向を目標方向に変換するための
ジャイロのような複雑な装置や変換アルゴリズムを用い
ることなく、弾道の修正が可能である。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したように、本実施例によれ
ば、指向性の捜索電波を一次元的に走査する簡単な構成
によって二次元的な弾道の修正が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例における砲弾１０の構成の一例を示す
側断面図および捜索電波の経路を示す図である。

【図２】本実施例におけるセンサ部１１が放射する捜索
電波が走査した軌跡を示す図である。

【図３】砲弾１の構成の一例を示す図でる。

【図４】従来の捜索電波の走査軌跡の概念を示す図であ
る。

【符号の説明】

４-1〜４-12 ロケットモータ ５ 弾軸 １０ 砲弾 １４ 送受信機 １５ 副反射器 １６ 軸 １８ 捜索領域 ２０ 走査型電波信管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 植弘 崇之 大阪府枚方市上野三丁目１番１号 株式会 社小松製作所大阪工場内 (72)発明者 蛯原 潤 神奈川県平塚市四之宮2597番地 株式会社 小松製作所研究部内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】弾軸を回転軸として所定の回転速度で常時
   回転運動しつつ飛翔するとともに、その周面に複数の弾
   道修正手段が所定間隔で設けられた砲弾に取り付けら
   れ、電波を走査して砲撃目標を探索する走査型電波信管
   において、 指向性電波を送受信する送受信手段と、 該送受信手段から出力される前記指向性電波を前記弾軸
   方向へ放射する放射手段と、 略中心部に前記放射手段が取り付けられた開口部を有す
   る凹状球面形状の主反射手段と、 該主反射手段と対向する位置に、前記弾軸方向と直交す
   る方向を回転軸として回転自在に設けられた凸状球面形
   状の副反射手段と、 前記砲弾の回転運動と同期させて前記副反射手段を回転
   駆動する駆動手段とを具備することを特徴とする走査型
   電波信管。